基于C8051F320的數據采集系統USB接口方案

C8051F320固件分為兩個部分：前臺主程序和后臺中斷服務程序（ISR）。在USB固件程序中，最重要的工作就是USB描述符的定義和USB傳輸中斷的處理。USB描述符是USB協議定義的一套描述設備功能和屬性的固定結構的描述語言。USB2.0中的描述符包括設備描述符、配置描述符、接口描述符、端點描述符等8種標準描述符和其它一些非標準描述符。USB主機通過USB描述符完成設備類型的識別和配置，客戶端驅動程序通過這些信息來正確訪問設備并與其通信。本文在對C8051F320的配置中除了端點0外還用到了端點1和端點2，它們的描述符如表1所示。

USB傳輸中斷的處理也是一個重要的部分。傳輸中斷的處理由ISR和前臺主程序共同完成。這兩部分的數據交換通過事件標志和數據緩沖區來實現[6]。當C8051F320的USB引擎從主機收到一個數據包時，就會產生一個中斷請求，C8051F320立即響應中斷，通過讀取USB功能控制器的三個中斷寄存器CMINT、IN1INT和OUT1INT來判斷中斷來源（USB復位中斷、端點0中斷、端點1輸入中斷、端點2輸出中斷），然后根據不同的中斷來源跳入相應的處理模塊以進行不同的中斷處理，并在處理完畢后返回。其中，端點0是每個USB
設備都必須支持的默認控制傳輸端點，主要用于主機對USB設備的配置、狀態信息的獲取和設備錯誤的糾正等，它的中斷處理模塊由控制輸出和控制輸入兩部分組成。每次傳輸首先由設置事務開始，然后根據設置事務數據不同的中斷來源跳入相應的處理模塊以進行不同的中斷處理，并在處理完畢后返回。同時在ISR中，固件將數據包從C8051F320的USB引擎內部緩沖區移到一個自定義的數據緩沖區，并在隨后請求清零其內部緩沖區，以使其能夠繼續接收新的數據包。然后返回到主循環，檢查自定義緩沖區內是否有新的數據并開始其它的任務。由于這種結構，主循環只用檢查自定義緩沖區內需要處理的新數據，專注于新數據的處理，而ISR也能夠以最大速度進行數據的傳輸。這樣，程序對USB的操作更加簡單，也便于程序的維護。主程序和端點0的控制傳輸程序流程分別如圖3、圖4所示。端點1和端點2的程序流程與之類似。

4數據的接收和顯示

在主機中安裝基于C8051F320USB設備的驅動程序（可以在新華龍網站上下載）之后，該設備就會被默認成該主機的一個串口，因此在主機的處理中可以將它當作一個虛擬的串口進行處理，讀取其數據就如讀串口數據一樣方便，很快就能夠建立快速通信平臺。主機軟件采用VC＋＋開發的，串行通信部分采用API函數直接進行編寫。它為應用程序提供了通過串行接口收發數據的方法。主機軟件使用API文件函數進行串口通信的控制。具體函數以及使用，可以查閱MSDN。將基于C8051F320的USB接口電路應用到倉庫視頻監控系統中，其系統結構框圖如圖5所示。

5結束語

本文利用C8051F320速度快、處理能力強、結構簡單等特點，設計了一種基于C8051F320的數據采集系統USB接口方案，給出了USB接口電路具體的設計方法，并對主機的數據和顯示進行了開發。將設計的USB接口應用到倉庫視頻監控系統中，能夠實現快速、方便的數據傳輸，數據通信能達到上兆的傳輸速率，滿足了實時、快速傳遞數據的要求。